计算机辅助营养均衡菜籽调和油的研制

王立琦，张 青，任 悦，江连洲，张昭炜，石克荣,*，于殿宇,*（.哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 5008；.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 5000；.三河汇福生物科技有限公司，河北 三河 0650）

计算机辅助营养均衡菜籽调和油的研制

王立琦1，张 青2，任 悦2，江连洲2，张昭炜3，石克荣3,*，于殿宇2,*
（1.哈尔滨商业大学计算机与信息工程学院，黑龙江 哈尔滨 150028；2.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030；3.三河汇福生物科技有限公司，河北 三河 065201）

以菜籽油为基质油，通过计算机辅助计算，采用其他植物油调节ω-3与ω-6脂肪酸比例，研制出营养均衡菜籽调和油。以氧化诱导时间为指标，考察营养均衡菜籽调和油的氧化稳定性，并与原料植物油进行比较，通过动物实验研究其辅助降血脂功效。实验结果表明，营养均衡菜籽调和油中ω-3脂肪酸与ω-6脂肪酸的质量分数比例约为1∶3.05，饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸质量分数比例为0.28∶1.0∶1.0，更符合人体对脂肪酸均衡摄入的要求；110 ℃时调和油的氧化诱导时间为4.5 h，辅以少量抗氧化剂特丁基对苯二酚（tertiary butylhydroquinone，TBHQ）后延长到6.0 h，满足油脂氧化稳定性要求；辅助降低实验性高血脂大鼠甘油三酯功能结果呈现阳性。

计算机辅助；营养均衡；菜籽调和油；氧化稳定性；降血脂

植物油不仅是人体脂肪和热量的重要来源，同时还能为人体提供一些必需的营养成分，如多不饱和脂肪酸、植物甾醇、磷脂及胡萝卜素等，这些成分在维持脂蛋白平衡[1]、降血脂[2-3]、调节胆固醇[4-6]、降血压[7-8]、抗血栓[9-10]、预防癌变等方面具有重要的作用。大豆油、花生油、菜籽油是我国居民食用油消费量最高的3 种食用植物油[11]，但是在这3 种油脂中ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的比例严重失衡[12]，长期食用很可能会引起酮血症、脂肪肝、高血脂症和动脉粥样硬化等疾病[13-14]。由于单一油脂无法满足人体营养的需要，近年来对含有较高含量不饱和脂肪酸（如油酸、亚油酸、亚麻酸等）的调和油的研制受到高度重视[15]。然而，由于受到氧、水、光、热、微生物和某些金属等因素的作用，植物油脂极易发生氧化变质，特别是自动氧化。不饱和脂肪酸所含有的双键是引起油脂氧化的关键，通常情况下，不饱和脂肪酸越多，油脂氧化速度越快。但也有研究表明，部分富含ω-3多不饱和脂肪酸的调和油在常规烹饪加热过程中仍保持了良好的稳定性[16-17]。

实验以菜籽油、亚麻籽油、核桃油、玉米油和花生油为原料油，利用计算机数学建模法输出符合调和油饱和脂肪酸（saturated fatty acid，SFA）、单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid，MUFA）、多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）三者的质量百分比为0.27∶1∶1，ω-3脂肪酸与ω-6脂肪酸的质量百分比为1∶3条件下的各原料油比例数据组，并按照最优数据组中的比例在氮气保护环境下进行调和油的调配。通过气相色谱法检测调和油中各脂肪酸含量，以氧化诱导期检测调和油的氧化稳定性并预测货架期，采用动物实验研究其辅助降血脂功效。

营养均衡菜籽调和油的研制依据为：1）石克荣根据中国居民营养与健康现状以及中国居民食用油消费现状，并结合业内众多专家学者的研究成果，得出食用植物调和油中ω-3脂肪酸与ω-6脂肪酸的最佳比例为1∶3的结论，即ω-3脂肪酸含量为10%～18%，ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的总含量为40%～72%[18]。2）根据食用调和油国家标准征求意见，调和油中比例最大的原料油脂超过1/3时，可以加在调和油前成为冠名调和油。由于研制的调和油中菜籽油的比例接近33.3%，因此将其命名为营养均衡菜籽调和油。

1 材料与方法

1.1 动物、材料与试剂

1.1.1 动物

30 只无特定病原体（specifi c pathogen free，SPF）的健康SD雄性大鼠购于北京维通利华实验动物技术有限公司，体质量为155～170 g，饲养环境为屏障级。

1.1.2 材料

浸出一级低芥酸菜籽油 洪湖市洪湖浪米业有限责任公司；压榨一级亚麻籽油 张家口市馨特植物油有限公司；压榨核桃油 河北黄金龙食用油有限公司；压榨一级玉米油 山东三星集团油脂有限公司；压榨一级花生油 冀中能源集团有限责任公司。

气相色谱仪测得样品油中的各个脂肪酸含量见表1。

表1 原料油中各种脂肪酸含量Table 1 Contents of fatty acids in individual vegetable oils %

1.1.3 试剂

脂肪酸标样 美国Sigma公司；无水甲醇、氯仿、乙醚（色谱纯）、基础饲料、高脂饲料（79%基础饲料、10%蛋黄粉、10%熟猪油、1.0%胆固醇） 北京科澳协力饲料有限公司；血清总胆固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triacylglycerol，TG）、低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）测定试剂盒 北京中生北控生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

安捷伦6890气相色谱仪 安捷伦科技（中国）有限公司；892 Professional Rancimat油脂氧化稳定性测定仪瑞士万通公司；新悦T6系列紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 计算机数学模型的建立

本实验所构建的符合合理脂肪酸比例的数学模型如下：

式中：x1～x5分别为菜籽油、亚麻籽油、核桃油、玉米油、花生油；b1为ω-6脂肪酸；b2为ω-3脂肪酸；aij（i=1，2，3；j=1，2，3，4，5）为5 种原料油（j）中3 种脂肪酸（i）的质量分数（0%～100%）；xj为5 种原料油的添加量（xj≥0且∑xj=100）。本程序用JAVA语言编写，旨在对上述方程求解，在Windows 7系统中MyEclipse6.5-Milestone 1软件上运行程序。

1.3.2 营养均衡菜籽调和油的调配

按照计算机求解的原料油比例结果为参照进行调配。将烧杯置于磁力搅拌器上，内置一枚磁性转子，以玻璃平皿盖住烧杯口，向烧杯内充高纯氮气30 min以排尽空气。继续充入氮气的同时依次加入各原料油，在室温条件下磁力搅拌20 min后，收集调和油于玻璃瓶中，于4 ℃避光条件下保存备用。

1.3.3 气相色谱测定菜籽调和油中各脂肪酸含量

选取CP-Sil-88强极性毛细管气相色谱柱（100 m×0.25 nm，0.2 μm）与火焰离子化检测仪（flame ionization detector，FID）检测器进行测定。载气为N2，燃烧气为H2和空气；进样口温度为260 ℃，柱温60 ℃保留4 min，以13 ℃/min的速率升温至175 ℃保留24 min，以4 ℃/min的速率升温至230 ℃保留21 min，再以30 ℃/min的速率升温至250 ℃保留2 min；检测温度为300 ℃；H2流速为30 mL/min，空气流速为400 mL/min；进样量1.0 μL，分流比为1∶20。分别吸取样液1 μL进样。以各组分的峰面积值，用面积归一化法计算各脂肪酸甲酯的质量分数。

1.3.4 氧化稳定性的测定及货架期的预测

本实验参考林丹等[19]的方法，根据不同温度下的氧化性诱导时间计算出油脂的货架期。采用892 Professional Rancimat油脂氧化稳定性测定仪进行测定油，按照GB/T 21121—2007《动植物油脂氧化稳定性的测定（加速氧化测试）》测定营养均衡菜籽调和油样品分别在110、120、130℃下的诱导期，以及菜籽调和油在添加质量分数为0.002%的抗氧化剂TBHQ后的诱导期，并与原料油的诱导期进行比较。测定条件：样品油用量为（3.00±0.01）g，测量池中加入50 mL蒸馏水，加热温度分别为110、120、130℃，空气流量为20.0 L/h。观察测量池中是否生成气泡，若无气泡，检查仪器气密性，直至产生气泡。色带中线条全部拐弯时关掉开关，记录所需时间，即为氧化诱导时间。利用外推法计算出室温下油脂的货架期。油脂的货架期是指在通常贮藏条件下, 油脂开始劣变的时间。食用油卫生标准过氧化值（peroxide value，POV）的最高允许限量为10 mmol/kg，利用油脂氧化酸败仪预测油脂在不同温度下其POV达到10 mmol/kg（诱导期）的时间，再用外推法计算出室温下POV达到10 mmol/kg的时间，即为该油脂的货架期。

1.3.5 辅助降血脂动物实验

适应期：实验将30 只大鼠随机分为3 组，每组10 只，分别为空白对照组、模型对照组和受试组。每组大鼠于屏障系统下饲喂基础饲料5～7 d。造模期：空白对照组饲喂基础饲料，模型对照组和受试组饲喂高脂饲料，自由采食和饮水。模型对照组和受试组大鼠给予高脂饲料14 d后，于第15天早上为各组大鼠进行不禁食断尾采血[20]。采血后离心分离血清。采用试剂盒测定血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平。

受试组按成人每日需要油脂质量的5倍量用营养均衡菜籽调和油进行灌胃，空白对照组和模型对照组灌胃同体积的花生油，空白对照组继续饲喂基础饲料，模型对照组和受试组继续饲喂高脂饲料，自由采食和饮水。第45天禁食，但可以自由饮水，次日早上对大鼠断尾用尾静脉取血法进行采血，分离血清，测定血清中TC、TG、HDL-C、LDL-C水平。

1.4 数据处理

所得数据采用SPSS 19.0统计软件进行分析，采用单因素方差分析（one-way ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 计算机求解结果

通过运行1.3.1节中的数学模型及JAVA语言程序，共输出40 组结果。从40 组数据中筛选出符合期望值的3 组数据，见表2。由表2可知，该3 组数据中ω-6脂肪酸与ω-3脂肪酸的质量分数比均接近3，SFA∶MUFA∶PUFA的质量分数比值约为0.27∶1∶1，符合营养均衡菜籽调和油的要求。

表2 计算机输出的部分数据组Table 2 Partial data set for computer output

2.2 调和油的研制

表3 脂肪酸组成分析结果Table 3 Results of fatty acid composition analysis %

按照GB/T 17377—2008《动植物油脂脂肪酸甲酯的气相色谱分析》的方法对各原料油、营养均衡菜籽调和油的脂肪酸组成进行气相色谱法分析，结果如表3所示。菜籽油中必需脂肪酸的总含量不足30%，油酸含量超过60%，比例严重失衡；亚麻籽油、核桃油中多不饱和脂肪酸含量均超过70%，易发生氧化稳定性差的问题；玉米油、花生油中亚麻酸的含量均低于1%；营养均衡菜籽调和油中2 种必需脂肪酸ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的组成比例为1∶3.05，接近1∶3；调和油中SFA含量为12.21%，MUFA含量为43.70%，PUFA总量达到44.09%，SFA、MUFA和PUFA的比例约为0.28∶1.0∶1.0，在我国居民饮食习惯基础上，再经动物脂肪的摄入，符合我国营养学会推荐的SFA、MUFA和PUFA的比例为1∶1∶1，符合人体对均衡摄入脂肪酸的要求。

2.3 油脂的氧化稳定性

图1 油脂在110、120、130 ℃条件下的氧化性诱导时间Fig. 1 Oxidation induction time of oils at 110, 120 and 130 ℃

由图1可知，亚麻籽油、核桃油等食用植物油的氧化诱导时间相对较短，氧化稳定性较低，与测得的亚麻籽油、核桃油中亚麻酸和亚油酸含量较高相对应，符合油脂氧化规律，即油脂中含不饱和脂肪酸越多，油脂氧化速率越高。但也有一些亚油酸含量相对较高的植物油，如玉米油、芝麻油，氧化稳定性相对较好，这可能是因为玉米油[21]、芝麻油[22-23]中含有较多的生育酚，且γ-生育酚占生育酚总量的60%以上，具有较高的抗氧化活性[24]。花生油和菜籽油的诱导时间均比较长，主要原因可能是这2 种油脂的饱和脂肪酸含量较高，多不饱和脂肪酸含量偏少，稳定性良好。菜籽调和油相比于菜籽油，其诱导时间减少，主要是因为在调和过程中补充了丰富的多不饱和脂肪酸，使油脂的不饱和程度增大，氧化稳定性下降。

根据油脂在110、120、130 ℃条件下的氧化性诱导时间，利用外推法计算出各原料油及营养均衡菜籽调和油的货架期，结果如图2所示。营养均衡菜籽调和油的氧化稳定性较好，只要辅以少量（≤0.002%）的抗氧化剂TBHQ，就能保证正常的氧化稳定性要求，其货架期接近基质菜籽油，约为1.63 a。

图2 油脂货架期Fig. 2 Shelf life of oils

2.4 降血脂动物实验

以大鼠血清TC、TG、HDL-C、LDL-C的水平作为衡量营养均衡菜籽调和油辅助降血脂功能的四个重要指标。

表4 营养均衡菜籽调和油对TC、TG、HDL-C和LDL-C的影响Table 4 Effect of nutritionally balanced blend oil on serum TC, TG, HDL-C and LDL-C

由表4可知，采用高脂饲料饲喂大鼠15 d后，模型对照组和空白对照组比较，大鼠血清TC、TG升高，差异均极显著（P＜0.01），表明大鼠高血脂模型建立成功。受试组大鼠血清TC、LDL-C、HDL-C与模型对照组无显著变化。实验45 d后，受试组与模型组比较，大鼠血清 甘油三酯降低，差异均极显著（P＜0.01），证明菜籽调和油具有预防血清甘油三酯升高的作用，这是因为调和油中含有一定量植物甾醇，植物甾醇具有调节血脂的功效[25]。

3 结 论

营养均衡菜籽调和油中2 种必需脂肪酸ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸的组成质量分数比例为1∶3.05，接近1∶3。PUFA总量达到44.09%，SFA、MUFA和PUFA的质量分数比例约为0.28∶1.0∶1.0，脂肪酸组成更为合理，符合人体对脂肪酸均衡摄入的要求，满足消费者对油脂摄入健康理念的追求。由于脂肪酸比例均衡，营养均衡菜籽调和油的氧化诱导时间为4.5 h，辅以少量抗氧化剂TBHQ后，在100 ℃氧化诱导时间为6 h，满足氧化稳定性要求，适合常温贮藏和日常烹调使用。动物实验结果可得，营养均衡菜籽调和油辅助降低实验性高血脂大鼠甘油三酯功能结果呈阳性，可预防血脂的升高，有利于心血管健康。因此，所制得的菜籽调和油的氧化稳定性良好且营养均衡。

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Computer-Aided Development of Rapeseed Oil Blends with Other Vegetable Oils for Balanced Nutrition

WANG Liqi1, ZHANG Qing2, REN Yue2, JIANG Lianzhou2, ZHANG Zhaowei3, SHI Kerong3,*, YU Dianyu2,*
(1. School of Computer and Information Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China; 2. School of Food Science and Technology, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 3. Sanhe Huifu Biotechnology Co. Ltd., Sanhe 065201, China)

Using rapeseed oil as the base oil, incorporation of other vegetable oils was employed to adjust the ratio of omega-3 to omega-6 fatty acids by computer-aided calculation for the development of rapeseed oil blends with balanced nutrition. Oxidation induction time was used as an indicator to evaluate the oxidation stability of nutritionally balanced oil blends in comparison with individual oils. Meanwhile, the adjunctive effect of the oil blends in lowering blood fat levels was explored by animal experiments. The experimental results showed that the ratio of omega-3 fatty acids to omega-6 fatty acids was 1:3.05, and the ratio of saturated fatty acids to monounsaturated fatty acids to polyunsaturated fatty acids was 0.28:1.0:1.0 in the blended oils with balanced nutrition, which could meet the body’s demand for balanced fatty acids. The oxidation induction time was 4.5 h at 110 ℃, and it could be extend to 6.0 h after supplementing a small amount of the antioxidant TBHQ, thereby satisfying the stability requirement. The blended oils demonstrated positive results in acting as an adjunct to lower blood triglyceride levels in hyperlipidemic rats.

computer aided calculation; balanced nutrition; rapeseed oil blend; oxidative stability; blood fat-lowering

10.7506/spkx1002-6630-201611041

TS225.1

A

1002-6630（2016）11-0231-05

王立琦, 张青, 任悦, 等. 计算机辅助营养均衡菜籽调和油的研制[J]. 食品科学, 2016, 37(11): 231-235. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201611041. http://www.spkx.net.cn

WANG Liqi, ZHANG Qing, REN Yue, et al. Computer-aided development of rapeseed oil blends with other vegetable oils for balanced nutrition[J]. Food Science, 2016, 37(11): 231-235. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611041. http://www.spkx.net.cn

2016-01-21

哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目（2015RAXXJ008）；国家自然科学基金面上项目 （31571880）

王立琦（1966—），女，教授，博士，研究方向为食品安全快速检测。E-mail：hsdwlq@163.com

*通信作者：石克荣（1957—），男，高级经济师，大专，研究方向为油脂加工。E-mail：huifuyf@163.com

于殿宇（1964—），男，教授，博士，研究方向为粮油精深加工技术。E-mail：dyyu2000@126.com